宇宙中,超過99%的可見物質以等離子體形態存在,主要由正離子與電子構成。負離子雖廣泛分布于太陽大氣、早期宇宙及行星電離層等環境,卻因極易被太陽光分解,壽命短暫,探測難度極高。例如,在月球軌道上,氫負離子的存活時間僅約0.07秒,此前多次環月探測任務均未能捕捉到其蹤跡。
近日,一項突破性成果填補了這一空白。搭載于嫦娥六號著陸器的國際首臺地外空間專用負離子分析儀(NILS),在月球表面成功實現負離子直接探測。這是人類首次在月表直接獲取負離子數據,為月球等離子體環境研究提供了關鍵證據。科研團隊通過分析發現,月球上的負離子主要由太陽風“吹拂”月表產生,這一發現破解了長期懸而未決的月球負離子起源之謎。
在為期兩天的觀測中,NILS儀器共記錄到6段有效的氫負離子能譜數據。研究人員將這些數據與歐洲阿特米斯衛星同期監測的太陽風參數進行比對,發現氫負離子的通量與能量與太陽風強度呈現顯著正相關:當太陽風活動最強時,負離子通量達到最弱時段的3倍。這一規律直接證明,月球負離子源于太陽風質子對月表的轟擊。
進一步分析顯示,這些氫負離子的平均能量集中在250至300電子伏特區間。科研人員推測,它們可能是太陽風質子撞擊月壤后,在散射過程中“捕獲”第二個電子形成的。這一過程需要特定能量條件,而太陽風恰好提供了足夠的動能,使質子得以完成電子捕獲。
該研究不僅深化了人類對月球等離子體環境的認知,還為月表太空風化機制及外逸層演化提供了全新視角。例如,負離子的存在可能影響月壤顆粒的帶電狀態,進而改變其被太陽風搬運的效率;負離子與月表物質的相互作用,也可能為月球大氣層的長期演化提供線索。這些發現為后續月球探測任務的設計提供了重要參考。











